SU922733A2 - Цифровой функциональный преобразователь - Google Patents

Description

(54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относитс  к цифровой вычислительной технике и может найти применение при аппаратной реализации операций вычислени  тригонометрических функций.

По основному авт.св. 748434 известен цифровой функциональный преобразователь , содержащий восемь сумматоров-вычитателей , четыре регистра, три блока сдвига, блок пам ти, блок анализа знака и блок управлени , причем первый выход первого регистра соединен с первым входом первого сумматора-вычитател , выход которого соединен с входом первого регистра, второй выход которого соединен с первым входом первого блока сдвига, выход второго сумматора-вычитател  соединен с входом второго регистра, первый выход которого соединен с первым вХоДом второго блока сдвига, выход третьего сумматора-вычитател  соединен с входом третьего регистра, первый выход которого соединен с первым входом четвертого сумматора-вычитател , к второму входу которого подсоединен первый выход третьего блока сдвига, выход четвертого суммат оравычитател  соединен с первым входом тоетьего сумматора-вычитател , второй

выход третьего регистра соединен с первым ВХОДОМтретьего блока сдвига , выход п того сумматора-вычитател  соединен с входом четвертого регистра , первый выход которого соединен с первым входом п того сумматоравычитател , на второй вход которого подсоединен выход блока пам ти,вход блока анализа знака соединен с вто10 рым выходом четвертого регистра, второй выход второго регистра соединен с первым входом второго сумматора-вычитател , выходы шестого и седьмого сумматоров-вычитателей соответ15 ственно соединены с вторыми входами первого и второго сумматоров-вычитателей , первые выходы первого и второго блоков сдвига соединены с первыми входами соответственно седьмого

20 и шестого сумматоров-вычитателей, на вторые входы которых подсоединен второй выход третьего блока сдвига, вторые выходы первого и второго блоков сдвига соединены соответственно

25 с первым и вторым входами восьмого сумматора-вычитател , выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора-вычитател , выходы блока управлени  соответственно соединены

30 с входами сдвига регистров, вторыми входами блоков сдвига и входом блока пам ти, выход блока анализа знака соединен с третьими входами третьего п того, шестого и седьмого сумматоро вычитателей 1.. Недостатком этого функционального преобразовател   вл етс  ограниченный класс вычисл емых функций, поскольку он предназначен дл  вычисле ни  квадратов синуса и косинуса, а также синуса двойного аргумента (т.е произведени  синуса и косинуса), Цель изобретени  - расширение класса решаемых задач за счет возможности дополнительного вычислени  синуса, косинуса и косинуса двойного аргумента. Поставленна  цель.достигаетс  тем, что в цифровой функциональный преобразователь дополнительно введены три сумматора-вычитател , два регистра и два блока сдвига, причем первый выход п того регистра.соединен с первым входом дев того сумматора-вычитател , выход которого соединен с входом п того регистра, второй выход которого соединен.с пер вым входом четвертого блока сдвига, первый выход шестого регистра соединен с первым входом дес того сумматора-вычитател , выход которого соединен с входом шестого регистра, вто рой выход, которого соединен с первым входом п того блока сдвига, ёыход которого соединен с вторым вхо дом дев того сумматора-вычитател , выход четвертого блока сдвига соединен с вторым входом дес того суммато ра-вычитател , третьи входы дев того и дес того сумматоров-вычитателей соединены с выходом блока анализа знака, третьи выходы первого и второго регистров соединены с входами одиннадцатого сумматора-вычитател , выходы блока управлени  соединены соответственно с входами сдвига п того и шестого регистров и вторыми входами четвертого и п того блоков сдвига. Дес тый сумматор-вычитатель, шестой регистр и четвертый блок сдвига в совокупности с известными узлами обеспечивает формирование функции синуса. Дев тый сумматор-вычитатель, п тый регистр и п тый блок сдвига в совокупности с известными узлами обеспечивают формирование функции косинуса. Одиннадцатый сумматорвычитатель в совокупности с известными узлгили обеспечивает формирование косинуса двойного аргумента. На чертеже представлена структурна  схема {хифрового функционального преобразовател  (ЦФП)i ЦФП содержит сумматорь1-вычитатели 1 - П, регистры 12 -.17, блоки 18-22 -сдвига, блок 23 пам ти, бло 24 анализа знака и блок 25 управлени . Входом ЦФП  вл ютс  входы разр дов регистра 15, выходами - дл  функции квадрат косинуса - выход регистра 12, дл  функции квадрат синуса выход регистра 13, дл  функции синус двойного аргумента - выход регистра 14, дл  функции косинус, двойного аргумента - выход сумматора-вычитател  11, дл  функции косинуса выход регистра 16, дл  функции синуса - выход регистра 1.7. В основу вычислени  указанных тригонометрических функций положен, принцип одновременного решени  в итерационном процессе системы разностно-итерационных рекуррентных соотношений 00 S0j, qjarctg . Я,.а1,п.,.,,.„,,,,,...,„ .,, Xj-qjy3 х„-. cosS Yo 0. y,, y. +q.. X3 у„ sin Q. .. 3- 35Za2r -Kwj .1) -Of n COS. Wo 0- +l Wj+qj Zj .. . Zo 0 . Zu, 25 -Z j +q: Uj 2- -qjWj2- 1 ;Z,isin4e. . РП U, - Wn cos 29. В основу вычислени  указанных гиперболических функций положен принцип одновременного решени  в итерационном процессе системы разностноитерационных рекуррентных соотношений 0 j - gjarth -. 0.. ,, f-f 1 при б: о q. | прие 0,,l,2...n. ., 5+ч УГ;2- -. . УО ° j+1 i j зj Xj -,УП ehe. UQ - aUjH -Uj-fqjZ 2-4w3-2- -, ch% , wj w.+q..Zj-2-J+Uj2 -, sh. , Zj,, Z,Z,-2- 5 Uq;U, + qjWj.-2fi V - . Р„ . и„+ Wn fth 2S. Коэффициент удлинени  вектора дл  тригонометрическ1 х функций равен k П (1 + 2-) ),1644353, дл  гиперболических функций равен ( 1 + ),8297816.

.Вычисление указанных функций в дном ЦФП осуществл етс  следующим образом.

Первоначально в регистрах 13, 14 и 17 устанавливаетс  нулевое состо ние . В регистр 15 заноситс  аргумен . в в регистр 16 - значение l/k 0,8587853, в регистр 12 - значение 1/kn 0,737512191 при вычислении тригонометрических функций. В любой 3 -и итерации с выходов блока 25 управлени  выдаютс  последовательности (серии) тактовых импульсов , которые сдвигают содержани  блоков. 1В - 32 сдвига, а затем выдают содержани  этих блоков и регистров 12 - 17 и очередную константу из блока 24 пам ти на соответствующие входы сумматоров-вычитателей 1 - 10. Результаты алгебраического суммировани  в сумматорахвычитател х 1-3, 5, ЭиЮсих входов занос тс  младшими разр дами вперед в освобождающиес  при сдвиге старшие разр ды регистров 12-17 и продвигаютс  к их началу. После выполнени  п + m тактов, где ri число разр дов аргумента; т (Eogii nl, число дополнительных защитных разр дов дл  компенсации погрешности усечени  чисел при сдвиге,, в регист . pax 12 - 17. содержатс  результаты j-й итерации.

По знаку очередного содержани  регистра 12 в конце каждой итерации в блоке 24 анализа знака вырабатываетс  сигнал qI, определ ющий на следующей итерации, дл  тригонометрических функций При q. + 1 сложение в сумматорах-вычитател х 3,7 .и 10 и вычитание в сумматорах-вычитател х 5, б ц 9. При q j - 1 в сумматорах 3, 7 и 10 выполн етс  вычитание , а в сумматорах-вычитател х 5, 6 и 9 сложение. В сумматорах-вычитател х 1 и 2 выполн етс  сложение , а в сумматорах-вычитател х 4 8 - вычитание.

Дл  гиперболических функций при q. + 1 в сумматорах-вычитател х 3 б, 7, 9 и 10 выполн етс  сложение ,.а при q - 1 - вычитание. В сумматоре-вычитателе 5 при q +1 выполн етс  вычитание, а при qj -1 сложение. В сумматорах-вычитател х 1,2, 4/ 8 и 11 всегда выполн етс  сложение. Режим сложени -вычитани  в сумматорах-вычитател х 4, 8 и 11 определ етс  сигналом управлени , подаваемым на третий вход с блока 25 управлени , в зависимости от требуемой системы функций (св зи этих сумматоров-вычитателей с блоком 25 управлени  дл  упрощени  не показаны ) . Этот же сигнал при вычислении гиперболических функций инвертирует подаваемый на сумматор-вычитатель 6 сигнал.

В любой j-й итерации содержание Uj- регистра 12 передаетс  в блок 18 сдвига, с выходов которого на сумматоры-вычитатели 7 и 8 соответственно выдаютс  значени  и Uj . Содержание wj регистра 12 передаетс  в блок 19 сдвига, с выходов которого на сумматоры-вычитатели б и 8 соответственно выдаютс  значени  w и .. Содержание ij регистра 14 передаетс  в блок 20 сдвига, с выходов которого на сумматоры-внчитатели 4 и 6-7 соответственно выдаютс  значени  1 и TJ-.2-J. Содержание х- регистра 16 передаетс  в блок 21 сдвига, с выхода которого на сумматор-вычитатель 10 выдаетс  значение .Содержание у-регистра 17 передаетс  в Олок 22 сдвига,с выхода которого на сумматор-вычитатель 9 выдаетс  значение yj 2 J+ . Результаты итерации с вьоходов cyi iaTOpoBвычитателей 6-7 соответственно суммируютс  в сумматорах-вычитател х 1 - 2 с предыдущими содержани ми регистров 12 - 13. .Сложение или вычитание в сумматорах-вычитател х 4, 8 и 11 выполн етс  в зависимости от вида вычисл емых функций. Результаты операций с выходов сумматоров-вычитателей 4 и 8 через сумматор-вычитатель 3 записываютс  в регистр 14. Из содержани  9j регистра 15 в сумматоре-вычитателе 5 вычитаетс  очередна  константа из блока 23 пам ти при q + I. При q - 1 в сумматоре-вычитателе выполн етс  сложение . Знак содержани  Sj регистра 15 определ ет значение очередной цифры q .

На следующей (j + 1)-й итерации вычислени  производ тс  аналогичным образом.

После выполнени  п итераций содержание регистра 12  вл етс  квадратом функций косинуса, содержание регистра 13 - квадратом функции синуса , содержание регистра 14 - функцией синуса двойного аргумента (причем структурно производитс  сдвиг на один разр д влево от двоичной зап той ) или произведени  синуса на косинус . Содержание регистра 15 равно нулю, содержание регистра 16  вл етс  функцией косинуса, содержание, регистра 17 - функцией синуса. Затем выполн етс  вычитание из содержани  регистра 12 в сумматоре-вычитателе 11 содержани  регистра 13, результат этой операции представл ет функцию косинуйа двойного аргумента.

Изобретение позвол ет за один цикл вычислени  одновременно получить синус,, косинус, квадраты синуса и косинуса, синус и косинус от

двойного аргумента в тригонометричеекой или гиперболической системе. Врем  вычислени  практически одинаково дл  цифрового функционального преобразовател  1 и предложенного ЦФП, а количество получаемых функций на три больше. Аппаратурные затраты по сравнению с основным изобретением увеличиваютс  на три сумматора-вычитател , два регистра и два блока . сдвига, равных двум сдвигающим регистрам , что составл ет меньше 46%.

Claims (1)

1.. Авторское свидетельство СССР № 748434, кл. G Об Р 15/34 (прототип ) .